Análisis morfológico de la dinámica de fragmentos de Paspalum quadrifarium en una zona de la cuenca del río Salado del sur

A pesar de su gran distribución a nivel mundial, sólo un 4.6% de los pastizales templados figura dentro de los sistemas nacionales de áreas protegidas. En Argentina, esta situación es aún más alarmante ya que solamente el 1.05% se encuentra protegido. El área de estudio (zona central de la cuenca del río Salado del sur) posee una gran representatividad de pajonales de paja colorada (Paspalum quadrifarium), que son sometidos desde el siglo pasado a diversas prácticas de manejo. En este trabajo se aplicó el MSPA (Morphological Spatial Pattern Analysis) y su consecuencia de análisis de grafos, el análisis de redes para estimación de conectividad, con el fin de analizar el cambio en el tiempo (1975-2011) en los fragmentos de hábitat mencionados. Los resultados indican una disminución drástica de la representatividad de las zonas núcleo de estos hábitat, y de su conectividad, hecho que probablemente afecte la movilidad de especies de la fauna local.Despite its wide distribution worldwide, only 4.6% of temperate grasslands are contained within national systems of protected areas. In Argentina, this situation is even more alarming: only 1.05% is protected. The study area (central area of the southern Salado River basin) has a large representation of grasslands of Paspalum quadrifarium which has been target since the last century of a variety of management practices. In this work the MSPA (Morphological Spatial Pattern Analysis) and their consequence: network analysis applied to graphs, was performed for estimation of connectivity between patches in order to analyze the change in time (1975-2011) of the habitat fragments mentioned. The results indicate a drastic decrease of representativeness of the core of these habitat areas and its connectivity, which probably affects the mobility of some species of local fauna

A methodology for the characterization of land use using medium-resolution spatial images

Introducción: La caracterización de los usos del suelo representa uno de los insumos indispensables para el manejo de los recursos naturales a diferentes escalas. Objetivo: Desarrollar una metodología para caracterizar el uso del suelo en la cuenca superior del arroyo del Azul (Buenos Aires, Argentina), a través de la fusión de imágenes satelitales de media resolución espacial. Materiales y métodos: Se utilizó una serie temporal de 23 imágenes del índice de vegetación de diferencia normalizada (NDVI, por sus siglas en inglés) del satélite MODIS-Terra (producto MOD13Q1) para el periodo mayo 2015 - mayo 2016. Además, se emplearon imágenes Landsat 8 para discriminar algunas categorías difíciles de clasificar con NDVI-MODIS. El mapa final de coberturas se validó considerando puntos de verificación independientes al proceso de clasificación; su precisión se evaluó a través del estadístico Kappa. Resultados y discusión: La serie temporal de NDVI permitió reconocer los patrones fenológicos de las coberturas y usos del suelo de mayor representatividad en la región. Se discriminaron siete coberturas; los usos agrícolas representaron 81.5 % de la superficie, siendo el sistema de doble cultivo trigo-soya (soja en Argentina) el predominante (39.4 %). La precisión global del mapa final fue alta (88.9 %, coeficiente Kappa = 0.86). Conclusión: La metodología empleada tiene la ventaja de ser rápida y replicable, para caracterizar los usos del suelo de una región determinada y evaluar sus cambios potenciales a lo largo del tiempo.Introduction: The characterization of land uses represents one of the essential inputs for the management of natural resources at different scales. Objective: To develop a methodology to characterize land use in the upper creek basin from the Azul stream (Buenos Aires, Argentina), through the fusion of satellite images with a medium spatial resolution. Materials and methods: A time-series of 23 images was used from the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) of the MODIS-Terra satellite (product MOD13Q1) for the period May 2015 - May 2016. Landsat 8 images were used to discriminate some categories difficult to classify with NDVI-MODIS. The final cover map was validated regarding verification points independent to the classification process; its accuracy was evaluated by means of the Kappa statistic. Results and discussion: The NDVI time series allowed to recognize the phenological patterns of the covers and land use of greater representativeness in the region. Seven land cover were discriminated; the agricultural uses represented 81.5 % of the surface, double-crop wheat-soya (soybean in Argentina) system predominated (39.4 %). The overall accuracy of the final map was high (88.9 %, Kappa coefficient = 0.86). Conclusion: The methodology used has the advantage of being quick and replicable, to characterize the land uses of a given region and to evaluate its potential changes over time.Fil: Guevara Ochoa, Cristian. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Rectorado. Instituto de Hidrología de Llanuras - Sede Azul. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Instituto de Hidrología de Llanuras - Sede Azul; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Lara, Bruno Daniel. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Agronomía. Departamento Ciencias Básicas Agronómicas y Biológicas. Laboratorio de Investigación y Servicios en Teledetección de Azul; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Vives, Luis Sebastián. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Rectorado. Instituto de Hidrología de Llanuras - Sede Azul. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Instituto de Hidrología de Llanuras - Sede Azul; ArgentinaFil: Zimmermann, Erik Daniel. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Exactas Ingeniería y Agrimensura. Centro Universidad Rosario de Investigaciones Hidroambientales; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Gandini, Marcelo Luciano. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Agronomía. Departamento Ciencias Básicas Agronómicas y Biológicas. Laboratorio de Investigación y Servicios en Teledetección de Azul; Argentin

Tendencias y respuestas de la fenología de la superficie terrestre a la variabilidad climática en la Pampa Argentina

Comprender la interacción entre los procesos de la superficie terrestre y la atmósfera es fundamental para predecir los efectos del cambio climático futuro sobre el funcionamiento de los ecosistemas y la dinámica del carbono. Los objetivos de este trabajo fueron analizar las tendencias en métricas de la fenología de la superficie terrestre derivadas de sensores remotos, y revelar su relación con la precipitación y el fenómeno ENSO en la región pampeana de Argentina. A partir de una serie temporal de imágenes del Índice de Vegetación de Diferencia Normalizada (NDVI) de MODIS para el período 2000-2014, se obtuvo para la región pampeana de Argentina el inicio de la estación de crecimiento (SOS), la integral anual del NDVI (i-NDVI, estimador lineal de la productividad anual), el tiempo del máximo anual del NDVI (t-MAX) y el rango relativo anual de NDVI (RREL, estimador de la estacionalidad). Posteriormente, se analizaron las relaciones espaciales y temporales con el Índice Multivariado del ENSO (MEI) y la precipitación. Los resultados mostraron una tendencia negativa en la productividad anual en un 53,6% del área de estudio asociado a zonas de pastizales naturales y semi-naturales, mientras que un 40,3% de la Pampa Argentina mostró una tendencia positiva significativa en la estacionalidad de las ganancias de carbono. Este estudio también revela que la variabilidad climática tiene un impacto significativo en la fenología de la superficie terrestre de la región pampeana, aunque este impacto es heterogéneo. SOS y t-MAX mostraron una correlación negativa significativa con la precipitación, lo que indica una ocurrencia más temprana. El 23,6% y 28,4% del área de estudio mostró una correlación positiva de la productividad anual con el MEI y la precipitación, respectivamente, asociado a pastizales (en el primer caso) y sobre pastizales y áreas agrícolas en el segundo caso. La variabilidad climática no explicó la variabilidad en la estacionalidad de la fenología. Las relaciones encontradas entre las métricas de la fenología de la superficie terrestre y la variabilidad climática podrían ser importantes para la implementación de estrategias para el manejo de los recursos naturales.Understanding the interaction between land surface and atmosphere processes is fundamental for predicting the effects of future climate change on ecosystem functioning and carbon dynamics. The objectives of this work were to analyze the trends in land surface phenology (LSP) metrics from remote sensing data, and to reveal their relationship with precipitation and ENSO phenomenon in the Argentina Pampas. Using a time series of MODIS Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) data from 2000 to 2014, the start of the growing season (SOS), the annual integral of NDVI (i-NDVI, linear estimator of annual productivity), the timing of the annual maximum NDVI (t-MAX) and the annual relative range of NDVI (RREL, estimator of seasonality) were obtained for the Argentina Pampas. Then, spatial and temporal relationships with the Multivariate ENSO Index (MEI) and precipitation were analyzed. Results showed a negative trend in annual productivity over a 53.6% of the study area associated to natural and semi-natural grassland under cattle grazing, whereas a 40.3% of Argentina Pampas showed a significant positive trend in seasonality of carbon gains. The study also reveals that climate variability has a significant impact on land surface phenology in Argentina Pampas, although the impact is heterogeneous. SOS and t-MAX showed a significant negative correlation with the precipitation indicating an earlier occurrence. 23.6% and 28.4% of the study area showed a positive correlation of the annual productivity with MEI and precipitation, respectively, associated to rangelands (in the first case) and to both rangeland and croplands, in the second case. Climate variability did not explain the seasonal variability of phenology. The relationships found between LSP metrics and climate variability could be important for implementation of strategies for natural resource management.Fil: Lara, Bruno Daniel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tandil; Argentina. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Agronomía. Departamento Ciencias Básicas Agronómicas y Biológicas. Laboratorio de Investigación y Servicios en Teledetección de Azul; ArgentinaFil: Gandini, M.. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Agronomía. Departamento Ciencias Básicas Agronómicas y Biológicas. Laboratorio de Investigación y Servicios en Teledetección de Azul; ArgentinaFil: Gantes, P.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Universidad Nacional de Luján. Instituto de Ecología y Desarrollo Sustentable; ArgentinaFil: Matteucci, Silvia Diana. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Arquitectura y Urbanismo. Grupo de Ecología del Paisaje y Medio Ambiente; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentin

Linking soil water balance with flood spatial arrangement in an extremely flat landscape

In areas with very mild relief, water drains in a disordered way due to the lack of a developed drainage network, as it occurs in extremely flat sedimentary regions like the Argentine Pampas. The study analysed the flood spatial arrangements in 2014 by calculating landscape metrics and relating them to soil water balance. The study area is located at Del Azul creek lower basin (Pampa Ecoregion, Argentina). Daily soil water balances were obtained, and seven landscape metrics were calculated in 15 windows in five LandSat images, all along 2014, to explore the relationship between hydrological scenarios and spatial pattern summarized with principal component analysis. Water excess concentrated in winter (June and August); deficits were in late spring and summer (January and November), whereas the beginning of autumn (March) was an intermediate situation. Principal component 1 (44.7%) reflected area and shape metrics and correlated positively with water table level; principal component 2 (32.3%) summarized aggregation ones and was negatively associated with accumulated water excesses or deficits in previous 30 days and useful reserve. Both exhibited possible threshold-driven behaviour. Internal heterogeneity between NW and SE zones within the study area coincided with the existence of ancient alluvial fans. The results highlight the peculiarities of the flood spatial patterns in regions with very mild relief, where landforms usually determine water flows.Fil: Vercelli, Natalia. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Rectorado. Instituto de Hidrología de Llanuras - Sede Azul. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Instituto de Hidrología de Llanuras - Sede Azul; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Varni, Marcelo Raúl. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Rectorado. Instituto de Hidrología de Llanuras - Sede Azul. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Instituto de Hidrología de Llanuras - Sede Azul; ArgentinaFil: Lara, Bruno Daniel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Agronomía. Departamento Ciencias Básicas Agronómicas y Biológicas. Laboratorio de Investigación y Servicios en Teledetección de Azul; ArgentinaFil: Entraigas, Ilda. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Rectorado. Instituto de Hidrología de Llanuras - Sede Azul. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Instituto de Hidrología de Llanuras - Sede Azul; ArgentinaFil: Ares, María Guadalupe. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Rectorado. Instituto de Hidrología de Llanuras - Sede Azul. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Instituto de Hidrología de Llanuras - Sede Azul; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentin

Landscape dynamics of Paspalum quadrifarium grasslands analyzed by Morphological Spatial Pattern Analysis (MSPA)

Background. Despite its wide distribution worldwide, only 4.6% of temperate grasslands are includedwithin systems of protected areas. In Argentina, this situation is even more alarming: only 1.05% isprotected. The study area (central area of the southern Salado River basin) has a large extent ofgrasslands of Paspalum quadrifarium (Pq) which has been target since the last century of a variety ofagricultural management practices including fire burning for cattle grazing.Methods. Were used as base data bynary images of presence-ausence data of Pq coming from a 42-year (1974-2016) land cover change study performed over Landsat Imagery (MSS, TM, ETM, and OLIsensors). MSPA (Morphological Spatial Pattern Analysis) and Network Analysis were performed to thedata using Guidos Toolbox for the estimation of habitat and connectivity dynamics of the Pq patches(fragments).Results. Was observed a loss of area and habitat nuclei of this grassland between the beginning and theend of the study period. A drastic reduction in connectivity was also evident in resulting maps. Thenumber of large Pq grassland fragments (> 50 ha) decreased during the study period, and fragmentationmeasured as number of components (patches) was higher at the end of study period. The Pq pajonalnuclei had their minimum representativeness in 2000, and recovered slightly in 2011, but with asignificant percentage increase of the small patches (=islets) and linear elements as bridges andbranches. Large corridors (mainly edge of roads) could be observed at the end of study period, while thetotal connectivity of the landscape pattern drops abruptly.Discussion. The habitat reduction could have an impact on the ecosystem functioning and the mobilityof some species of native fauna. The connecting elements of the landscape were maintained and/orrecovered in percentage in 2011 and 2016. This fact, although favoring the dispersion of the presentdiversity in the habitat nuclei could cause degradation by an edge effect. On the methodological side, theuse of a proved tool as Guidos Toolbox for evaluating forest fragmentation could also be useful formonitoring dynamics of a grassland-habitat fragmentation.Fil: Gandini, Marcelo Luciano. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas; Argentina. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Agronomía; ArgentinaFil: Lara, Bruno Daniel. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Agronomía; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tandil; ArgentinaFil: Moreno, Laura Beatriz. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Agronomía; ArgentinaFil: Cañibano, María Alejandra. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Agronomía; ArgentinaFil: Gandini, Patricia Alejandra. Universidad Nacional de la Patagonia Austral. Unidad Académica Caleta Olivia; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentin

Zonificación de la provincia de Buenos Aires, basada en la respuesta de ecosistemas a oscilaciones climáticas

Los mapas ecológicamente definidos representan hipótesis acerca de los factores que controlan la estructura y el funcionamiento del ecosistema. Al establecerse en consecuencia una jerarquía de variables, es posible plantear hipótesis de manejo y predecir los resultados mediante modelos analíticos. El objetivo del presente trabajo fue realizar una zonificación de la provincia de Buenos Aires, Argentina, utilizando cambios en la dinámica de su cobertura vegetal provocados por oscilaciones climáticas. Se trabajó con la información almacenada en un Sistema de Información Geográfica (SIG) en forma de capas raster. Las capas consistieron (luego de una evaluación de disponibilidades) en 19 variables bioclimáticas actuales (décadas 1950 a 2000) variables bioclimáticas de predicción de cambio climático según el modelo ccm3 (cambio global CO2x2), e imágenes satelitales Terra MODIS (Serie temporal 2000-2010; 23 imágenes por año) y SPOT Vegetation (Serie temporal 2008-2010; 12 imágenes por año) con el índice de verdor (NDVI), calculado por las respectivas agencias espaciales. Las imágenes Vegetation se clasificaron en aquellas provenientes de años El Niño”, Neutros o La Niña”, y se coregistraron con las capas raster de variables bioclimáticas. Los datos fueron exportados a un programa estadístico y se analizaron mediante Correlaciones Canónicas, definiendo como una de las matrices, a la diferencia entre los parámetros bioclimáticos actuales y los predichos por el modelo CCM3, y otra de las matrices, con los valores de NDVI de tres series de datos, correspondientes a los tres estados climáticos mencionados. De esta manera, se evaluó si existió correlación multivariada, entre los cambios climáticos predichos por los modelos globales (CCM3) y los cambios climáticos observados por efecto del ENOS (El Niño Oscilación Sur).La coherencia geográfica de estas correlaciones se analizó visualmente exportando los escores factoriales” producto del análisis, y luego trazando los límites de zonas en la pantalla del ordenador. Seguidamente, utilizando una fuente de datos independiente como las imágenes MODIS se realizaron ajustes de los datos de NDVI a las regiones delimitadas, mediante el modelo TIMESAT y se analizaron 7 u 8 meses según el caso en los años de mayores contrastes ambientales, como eventos El Niño” (Jun2002- Mar2003) Neutros (Jul2005-Feb2006) y La Niña” (Ago2008-Feb2009). Posteriormente se realizó la delimitación de zonas ecológicamente homogéneas. Sobre la base de los resultados de los análisis multivariados se delinearon zonas de comportamiento homogéneo en las tres variables canónicas (92% de correlación explicada). El análisis canónico arrojó un R de 0,92440 [Chi2(450)=1334E2 p<0,0001] con Autovalores 0.85 ; 0.80; y 0,64 para los tres primeros ejes canónicos. Las variables que obtuvieron mayor carga sobre los ejes de correlación fueron: máxima Temperatura del mes más cálido, mínima del mes más frío y el rango anual de temperaturas. En el caso de los valores de NDVI, los meses Niño aportaron mayor correlación. Los resultados obtenidos con TIMESAT, indican que las distintas zonas se comportan de manera diferencial, apoyando la subdivisión realizada

Regional patterns of ecosystem functional diversity in the Argentina Pampas using MODIS time-series

The characterization of ecosystem functioning is significant for different purposes such as biodiversity conservation and ecosystem services. A key aspect of ecosystem functioning is carbon gains, since it represents the energy available for upper trophic levels. In this sense, remote-sensing methods have allowed the study of ecosystem dynamics and spatial distribution at different spatial and temporal scales. The objectives were to describe the regional patterns of ecosystem functional diversity and to establish the importance of interannual variability in the definition of Ecosystem Functional Types (EFTs) in the Argentina Pampas. EFTs were obtained from carbon gains using a set of seven functional attributes and their interannual variations, which were retrieved from 14-year NDVI time-series. An ISODATA technique was applied to all the analyzed variables, and the clusters that best separate in the n-dimensional space were selected using discriminant analysis. The Argentina Pampas shows a high heterogeneity in the spatial patterns of ecosystem functional attributes. The annual integral of NDVI (i-NDVI, a linear estimator of net primary productivity), a complex of ecosystem functional attributes that describe the interannual variability, and the annual relative range of NDVI (RREL, ecosystem seasonality) had the highest relevance to distinguish nine EFTs in the study area. This study shows a novel approach for mapping ecosystem functioning, which reveals the importance of interannual variations. This methodology includes the effects of climate variability on ecosystem dynamics, thus enhancing our understanding of ecosystem functional diversity. The results obtained represent a baseline scenario to evaluate the effects of both land use change and climate variability on ecosystem functioning from a temporal perspective

Plant growth-promoting rhizobacteria and root system functioning

The rhizosphere supports the development and activity of a huge and diversified microbial community, including microorganisms capable to promote plant growth. Among the latter, plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR) colonize roots of monocots and dicots, and enhance plant growth by direct and indirect mechanisms. Modification of root system architecture by PGPR implicates the production of phytohormones and other signals that lead, mostly, to enhanced lateral root branching and development of root hairs. PGPR also modify root functioning, improve plant nutrition and influence the physiology of the whole plant. Recent results provided first clues as to how PGPR signals could trigger these plant responses. Whether local and/or systemic, the plant molecular pathways involved remain often unknown. From an ecological point of view, it emerged that PGPR form coherent functional groups, whose rhizosphere ecology is influenced by a myriad of abiotic and biotic factors in natural and agricultural soils, and these factors can in turn modulate PGPR effects on roots. In this paper, we address novel knowledge and gaps on PGPR modes of action and signals, and highlight recent progress on the links between plant morphological and physiological effects induced by PGPR. We also show the importance of taking into account the size, diversity, and gene expression patterns of PGPR assemblages in the rhizosphere to better understand their impact on plant growth and functioning. Integrating mechanistic and ecological knowledge on PGPR populations in soil will be a prerequisite to develop novel management strategies for sustainable agriculture

Cambios en el funcionamiento de los ecosistemas de la región pampeana en los últimos 20 años: indicios del impacto del cambio global

Los impactos del cambio climático global sobre la estructura y funcionamiento de los ecosistemas han sido identificados en distintas regiones del mundo. El objetivo de este trabajo fue caracterizar la magnitud y la distribución de los cambios en el funcionamiento de los ecosistemas de la región pampeana durante las últimas dos décadas. Para ello se analizaron las tendencias temporales de dos descriptores funcionales derivados de la dinámica estacional del Índice de Vegetación de Diferencia Normalizada (NDVI) de datos MODIS para el período 2000-2019 sobre la región pampeana. Los principales resultados muestran una disminución significativa en las ganancias de carbono en 48% del área de estudio, y un aumento de la estacionalidad en el 30% del área. Estos resultados revelan una fuerte impronta del control humano sobre la dinámica estacional del carbono y el funcionamiento de los ecosistemas, compatibles con el avance de cambios en el uso del suelo.Fil: Lara, Bruno Daniel. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Agronomía. Departamento Ciencias Básicas Agronómicas y Biológicas. Laboratorio de Investigación y Servicios en Teledetección de Azul; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tandil; ArgentinaFil: Gandini, Marcelo Luciano. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Agronomía. Departamento Ciencias Básicas Agronómicas y Biológicas. Laboratorio de Investigación y Servicios en Teledetección de Azul; ArgentinaFil: Matteucci, Silvia Diana. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Arquitectura y Urbanismo. Grupo de Ecología del Paisaje y Medio Ambiente; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Scaramuzzino, Rosa Lourdes. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Agronomía; Argentin